(57)【要約】【課題】  配線層やパッド表面に対して弗化物の発生、成長を抑え、接続抵抗の上昇を抑制すると共に、パッドに関しては外観良好、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性の半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】  層間絶縁膜１３１に対し、コンタクトホール１４を形成し、バリアメタル１５１を形成した後、Ａｌが主な主配線金属部材１５２を形成する。主配線金属部材１５２表面を金属酸化層（Ａｌ２Ｏ３膜）１５３で被覆する。これにより、Ａｌと弗化物の反応を抑制する。金属酸化層１５３は反射防止膜としても作用する。層間絶縁膜１３２上にビアホール１８を形成し、底部に金属酸化層１５３が露出する。Ａｌ侵食性の低いエッチング液を利用してビアホール１８底部の金属酸化層１５３を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部１９が形成される。【選択図】  図１
2005353663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に設けられる素子上方に層間絶縁膜を介して主配線金属を含む金属部材を形成する工程と、
前記金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する工程と、
前記金属部材をパターニングする工程と、
前記金属酸化層を所定領域除去して前記金属部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、
前記導電部材表面に酸素を導入し前記導電部材上にアモルファス構造の金属酸化層を形成する工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、
前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともＯ２プラズマ処理と、熱処理を含む請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともＯ２プラズマ処理と、熱処理と、不活性ガスのイオン打ち込み処理を含む請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、
少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、
前記導電部材上に吸蔵性能を有する金属部材を形成する工程と、
前記金属部材に酸素を導入し前記導電部材上に金属酸化層を形成する工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、
前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、
前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともＯ２プラズマ処理と、水素シンター処理を含む請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記導電部材表面は配線層の接続部として形成される請求項２〜６いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記導電部材表面は外部端子接続用のパッド部として形成される請求項２〜６いずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
層間の絶縁膜と、
前記絶縁膜を貫通して底部に下層配線に関係する導電部材を露出させるホールと、
前記ホールに埋め込まれた上層配線に関係する導電部材と、
を含み、
少なくとも前記下層配線に関係する導電部材の上部は、前記上層配線に関係する導電部材との接続部を除いて金属酸化層で被覆されている半導体装置。
【請求項１０】
保護膜と、
前記保護膜を貫通して底部に配線に関係する導電部材を露出させる開口部と、
を含み、
少なくとも前記導電部材の上部は、前記開口部の領域を除いて金属酸化層で被覆されている半導体装置。
【請求項１１】
前記導電部材はＡｌを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層はアモルファス構造のＡｌ２Ｏ３膜である請求項９または１０記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記導電部材はＡｌを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層は、粒界中にＡｌ２Ｏ３が含まれるＡｌ３Ｔｉ層の最上層にＴｉＯ２層が存在する構成である請求項９または１０記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置製造に係り、集積回路の多層配線に要するホール接続や、外部接続用のパッド形成を伴う半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置における集積回路配線は、Ａｌを主成分とするＡｌ配線を多層で構成し、コンタクトホールやビアホール等のホール接続を伴う。このＡｌ配線は、実際には極僅かにＣｕやＳｉを含有させるＡｌ−Ｃｕ構造、Ａｌ−Ｓｉ構造、Ａｌ−Ｓｉ‐Ｃｕ構造が知られている。これらＡｌ配線層における最上層には外部接続用のパッドが形成される。パッドはボンディングパッドや金属バンプの接続領域になる。
【０００３】
上記ホール及びパッドの形成においては、絶縁膜に対するフォトリソグラフィ工程を経る。すなわち、レジスト塗布、露光、現像、一連のレジストパターンの形成工程後、エッチング工程を経る。このエッチング工程は、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置等の平行平板型エッチング装置を利用する。反応ガスは、Ｃ４Ｆ８，ＣＨＦ３，ＳＦ６，ＣＦ４等の弗化物ガスを用い、例えば１．３Ｐａ以上、１００Ｐａ未満の減圧下で処理される。
【０００４】
また、Ａｌ配線表面にリソグラフィ加工精度向上のための反射防止膜を形成している場合、ビア接続部やパッド表面については除去する必要がある。反射防止膜が窒化膜等で形成されていれば、やはりＣＦ４等の弗化物ガスを用いてエッチング除去することになる。
【０００５】
上述のように、ホールやパッドの形成時の絶縁膜エッチング、反射防止膜除去には反応ガスとして弗化物ガスが利用される。従って、ホールやパッド形成時には弗化物ガスが雰囲気として残留し、またレジスト中にも取り込まれる。弗素成分は、時間を経るとＡｌ及び大気中の酸素、水分と反応して結晶状の異物すなわち弗化物を発生し易い。この弗化物はレジストを除去するアッシング工程を経ても残留して成長する。結果、ホール底部におけるＡｌ表面の弗化物により、ビアホールの接続抵抗の上昇を招く。また、パッドにおいてもＡｌ表面の弗化物が原因となる外観の異常や、ボンディングワイヤの剥離の懸念（ボンド・リフト強度の低下）あるいはバンプ強度の低下を招く。
【０００６】
従来、上記Ａｌ表面の弗化物対策として、Ａｒのスパッタエッチングによって弗化物表面を除去する方法が挙げられる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−８２６５３号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記Ａｌ表面の弗化物を除去するＡｒの物理的なエッチングは、凹凸表面が形成される。このため、凹部での接触が不十分となる抵抗増大の懸念や、パッドに関しては外観不良の問題を依然として抱えている。また、ベーク（加熱処理）することによって弗化物を除去することも考えられるが、Ａｌ配線中にＣｕを含有しているとＣｕの析出が懸念される。その結果、外観不良、ボンディングやバンプ強度の低下を招くことになる。
【０００８】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、配線層やパッド表面に対して弗化物の発生、成長を抑え、接続抵抗の上昇を抑制すると共に、パッドに関しては外観良好、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性の半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に設けられる素子上方に層間絶縁膜を介して主配線金属を含む金属部材を形成する工程と、前記金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する工程と、前記金属部材をパターニングする工程と、前記金属酸化層を所定領域除去して前記金属部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、を含む。
【００１０】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する。これにより、層間絶縁膜のエッチング時等における弗化物生成の影響が、後に形成される接続部表面に及ばない。また、ウェットエッチング工程により、金属部材表面の抵抗上昇要因（チャージや反応性生物による異常）を誘導しない。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、前記導電部材表面に酸素を導入し前記導電部材上にアモルファス構造の金属酸化層を形成する工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、を含む。
【００１２】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、アルミニウムを主成分とする導電部材のパターニング前に導電部材上にアモルファス構造の金属酸化層を形成する。これにより、層間絶縁膜パターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される接続部表面に及ばない。また、ウェットエッチング工程により、導電部材表面の抵抗上昇要因（チャージや反応性生物による異常）を誘導しない。なお、アモルファス構造の金属酸化層は、反射防止膜としても有用である。
【００１３】
上記本発明に係る半導体装置において、次のような特徴を有することが好ましい。
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともＯ２プラズマ処理と、熱処理を含む。
または、前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともＯ２プラズマ処理と、熱処理と、不活性ガスのイオン打ち込み処理を含む。
上記特徴に関し、導電部材に微量のＣｕを含むものについては、熱処理はＣｕ析出を避けるため２５０〜３５０℃の範囲を避けるか、この温度範囲に長く留めないようにする配慮が必要である。また、不活性ガスのイオン打ち込み処理を付加することで、金属酸化層表面をより完全なアモルファス化の状態にする効果がある。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に複数の素子を覆う層間絶縁膜を形成する工程と、少なくとも前記層間絶縁膜上にアルミニウムを主成分とする導電部材を形成する工程と、前記導電部材上に吸蔵性能を有する金属部材を形成する工程と、前記金属部材に酸素を導入し前記導電部材上に金属酸化層を形成する工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材をパターニングする工程と、前記金属酸化層の被覆された前記導電部材上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を所定領域除去し、前記金属酸化層を露出させる工程と、前記金属酸化層を選択的に除去し、前記所定領域底部に前記導電部材表面を露出させるウェットエッチング工程と、を含む。
【００１５】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、導電部材のパターニング前に導電部材上に酸素を吸蔵した金属部材を含んで金属酸化層を形成する。これにより、層間絶縁膜パターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される接続部表面に及ばない。また、ウェットエッチング工程により、導電部材表面の抵抗上昇要因（チャージや反応性生物による異常）を誘導しない。なお、導電部材最上層の金属酸化層は、反射防止膜としても機能することが好ましい。
【００１６】
上記本発明に係る半導体装置において、次のような特徴を有することが好ましい。
前記金属酸化層を形成する工程は、少なくともＯ２プラズマ処理と、水素シンター処理を含む。
上記特徴に関し、導電部材に微量のＣｕを含むものについては、熱処理はＣｕ析出を避けるため２５０〜３５０℃の範囲を避けるか、この温度範囲に長く留めないようにする配慮が必要である。
【００１７】
上記それぞれ本発明に係る半導体装置の製造方法において、前記導電部材表面は配線層の接続部として形成される。または、前記導電部材表面は外部端子接続用のパッド部として形成される。製造コストも安価で、かつ接続の強度も高く、低抵抗に寄与する高信頼性の接続部を構成することができる。
【００１８】
本発明に係る半導体装置は、層間の絶縁膜と、前記絶縁膜を貫通して底部に下層配線に関係する導電部材を露出させるホールと、前記ホールに埋め込まれた上層配線に関係する導電部材と、を含み、少なくとも前記下層配線に関係する導電部材の上部は、前記上層配線に関係する導電部材との接続部を除いて金属酸化層で被覆されている。
【００１９】
本発明に係る半導体装置は、保護膜と、前記保護膜を貫通して底部に配線に関係する導電部材を露出させる開口部と、を含み、少なくとも前記導電部材の上部は、前記開口部の領域を除いて金属酸化層で被覆されている。
【００２０】
上記それぞれ本発明に係る半導体装置によれば、導電部材の上部は金属酸化層で被覆されており、接続に関係する部分だけ低抵抗化のため金属酸化層が除去されている。金属酸化層は弗化物生成を抑制する保護膜として、また、フォトリソグラフィ工程における反射防止膜として作用させる。高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の接続部が構成される。
【００２１】
なお、上記それぞれ本発明に係る半導体装置において、好ましくは次のようないずれかの特徴を有して、簡単な構造で接続強度の高い、低抵抗の接続部が構成される。
前記導電部材はＡｌを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層はアモルファス構造のＡｌ２Ｏ３膜である。
前記導電部材はＡｌを主成分とした金属部材であり、前記金属酸化層は、粒界中にＡｌ２Ｏ３が含まれるＡｌ３Ｔｉ層の最上層にＴｉＯ２層が存在する構成である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。
図１（ａ）に示すように、半導体基板１１上に設けられる絶縁ゲートを有する素子１２上に第１の層間絶縁膜１３１が形成されている。層間絶縁膜１３１に対し、フォトリソグラフィ工程を経て図示しない拡散層への必要なコンタクトホール１４を形成する。次に、バリアメタル１５１を形成した後、主配線金属部材１５２を形成する。バリアメタル１５１はＴｉ／ＴｉＮ積層等、主配線金属部材１５２はＣｕを僅か（０．５％程度）に含有させたＡｌ−Ｃｕ構造とする。バリアメタル１５１及び主配線金属部材１５２は、例えばスパッタ法またはＣＶＤ（化学気相成長）法いずれの方法を用いても形成可能である。
【００２３】
次に、図１（ｂ）に示すように、主配線金属部材１５２表面を金属酸化層１５３で被覆する。金属酸化層１５３は様々考えられるが、ここでは、アモルファス構造のＡｌ２Ｏ３膜を構成する。例えば、Ｏ２プラズマ雰囲気で主配線金属部材１５２のＡｌに酸素を導入する。その後、熱処理して３〜１０ｎｍのアモルファス化される薄い金属酸化層（Ａｌ２Ｏ３膜）を形成する。金属酸化層１５３は、Ａｌと弗化物の反応を抑制する。
【００２４】
金属酸化層１５３形成のためのＯ２プラズマ処理について、条件は多々あるが、例えば以下の条件範囲の中から適当に設定する。１３〜４０Ｐａの減圧下にて、２０〜１００ＳＣＣＭのＯ２ガス流量、ＲＦパワー１００〜２５０Ｗ、処理時間は３０秒から３分の範囲である。
【００２５】
また、熱処理は、１５０℃以下で行うものとする。３０分から１時間のベーク処理をし、Ａｌ中への酸化を促進するようにしてもよい。このような熱処理は、Ｃｕ析出を防止するため２５０〜３５０℃の範囲を避ける。またはこの温度範囲に長く留めないようにすることが重要である。上述したように、形成される３〜１０ｎｍ程度の薄い金属酸化層１５３はアモルファス化された膜となる。
【００２６】
なお、上記金属酸化層１５３形成後、不活性ガスのイオン打ち込み処理をさらに行ってもよい。例えば、５〜１０ｋｅＶの加速電圧によるＡｒ等不活性ガスのイオン打ち込み処理を実施する。これにより、金属酸化層１５３は、より完全なアモルファス表面を有する構成となり、Ａｌと弗化物の反応抑制効果は増大する。
このような工程を経て、バリアメタル１５１、主配線金属部材１５２、金属酸化層１５３からなる導電部材１５が形成される。
【００２７】
次に、図１（ｃ）に示すように、金属酸化層１５３の被覆された導電部材１５に対し、フォトリソグラフィ工程を経て、レジストパターン１６を形成する。レジストパターン１６に従って、導電部材１５をエッチングし配線パターンを形成する。このとき、金属酸化層１５３のＡｌ２Ｏ３膜は反射防止膜としても作用する。これにより、良好な配線パターニングが達成される。
【００２８】
次に、図１（ｄ）に示すように、パターニングされた導電部材１５上を覆う第２の層間絶縁膜１３２をＣＶＤ形成する。次に、層間絶縁膜１３２上にフォトリソグラフィ技術によるレジストパターン１７を形成する。レジストパターン１７に従って、層間絶縁膜１３２をエッチングしビアホール１８を形成する。ビアホール１８底部には導電部材１５上面の金属酸化層１５３が露出する。ここで、金属酸化層１５３はエッチングストッパーとして作用する。
【００２９】
上記ビアホール１８を形成する層間絶縁膜１３２のエッチング工程には、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置等の平行平板型エッチング装置が利用される。このとき、反応ガスは、Ｃ４Ｆ８，ＣＨＦ３，ＳＦ６，ＣＦ４等の弗化物ガスが用いられる。よって、弗化物ガスが雰囲気として残留し、またレジスト（１７）中にも取り込まれる。しかし、導電部材１５上には金属酸化層１５３が被覆されているので、導電部材１５の配線表面のＡｌと弗化物の反応生成はほとんど抑えることができる。
【００３０】
次に、図１（ｄ）に示すように、レジストパターン１７を除去する。その後、Ａｌ侵食性の低いエッチング液を利用してビアホール１８底部の金属酸化層１５３を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部１９が形成される。エッチング液の具体例としては、ＨＦ＋ＮＨ４Ｆ＋ＣＨ３ＣＯＯＨＨＦの混合液を用い、その分量比は例えばＮＨ４Ｆ：ＣＨ３ＣＯＯＨ＝１：１０：５である。
【００３１】
上記実施形態の方法によれば、アルミニウムを主成分とする導電部材１５として、その上面にアモルファス構造の極薄い金属酸化層（Ａｌ２Ｏ３膜）１５３を形成する。これにより、層間絶縁膜１３２のパターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される配線接続部１９表面に及ばない。また、ドライエッチングを使わずにウェットエッチングによって配線接続部１９を形成する。これにより、導電部材表面の抵抗上昇要因、つまりプラズマによるチャージや反応性生物による異常を誘導しない。これにより、高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の配線接続部が構成される。
【００３２】
なお、アモルファス構造の金属酸化層（Ａｌ２Ｏ３膜）１５３は、反射防止膜としても有用であり、導電部材１５のパターニング精度に寄与する。また、窒化膜や窒化チタン等反射防止膜としての積層工程を省略することができる。このため、反射防止膜形成のために使用される処理装置の性能を考慮する必要もなく、配線部材製造の簡素化にもつながる。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。
前記第１実施形態においては、アルミニウムを主成分とする導電部材１５として、その上面に配する金属酸化層１５３はアモルファス構造の極薄いＡｌ２Ｏ３膜を形成する説明をした。
この第２実施形態においては、アルミニウムを主成分とする導電部材１５として、その上面に配する金属酸化層２５３は、最上層をＴｉＯ２膜とする。以下、図１を参照しながら図２について説明する。
図２（ａ）に示すように、主配線金属部材１５２表面をＴｉ膜２１で被覆する。Ｔｉ膜２１は、後で酸化される分の厚さだけスパッタ法またはＣＶＤ法を用いて形成する。Ｔｉ膜２１は吸蔵性の高い膜であり、ここでは酸素を吸蔵して主配線金属部材１５２のＡｌ表面に酸素を供給する目的で設けられる。
【００３４】
次に、図２（ｂ）に示すように、Ｏ２プラズマ雰囲気でＴｉ膜２１を介して主配線金属部材１５２のＡｌに酸素を導入する。条件は多々あるが、例えば以下の条件範囲の中から適当に設定する。１３〜４０Ｐａの減圧下にて、２０〜１００ｓｃｃｍのＯ２ガス流量、ＲＦパワー１００〜２５０Ｗ、処理時間は３０秒から３分の範囲である。その後、熱処理する。この熱処理は、Ｈ２／Ａｒ雰囲気にて４００〜４５０℃、３０分から３時間のシンター処理を実施する。Ｃｕ析出を防止するため２５０〜３５０℃の範囲は温度上昇、下降時に通過するのみで、長く留めないようにすることが重要である。これにより、主配線金属部材１５２のＡｌとの境界には、粒界中にＡｌ２Ｏ３が含まれるＡｌ３Ｔｉ層２１１が形成される。このＡｌ３Ｔｉ層２１１上には最上層としてＴｉＯ２層２１２が存在する構成となる。
【００３５】
すなわち、前記図１（ｂ）の金属酸化層１５３として、図２のような、粒界中にＡｌ２Ｏ３が含まれるＡｌ３Ｔｉ層２１１及び最上層にＴｉＯ２層２１２を配した金属酸化層２５３を利用する。このような金属酸化層２５３を構成しても第１実施形態と同様に、Ａｌと弗化物の反応を抑制する効果が得られる。Ａｌ３Ｔｉ層２１１は合金反応層により剥離し難い。ＴｉＯ２層２１２は、熱処理により結晶性及び耐エッチング性に優れた膜となるばかりでなく、膜密度の高い良好な反射防止膜となる。
【００３６】
なお、前記図１（ｅ）に対応する、金属酸化層２５３の選択的なウェットエッチング工程は次のようである。第１実施形態と同様、Ａｌ侵食性の低いエッチング液を利用して金属酸化層２５３を除去する。例えばＨＦ＋ＮＨ４Ｆ＋ＣＨ３ＣＯＯＨＨＦの混合液でなるエッチング液を用い、その分量比は例えばＮＨ４Ｆ：ＣＨ３ＣＯＯＨ＝１：１０：５である。
【００３７】
上記実施形態の方法によれば、アルミニウムを主成分とする導電部材１５として、その上面に酸素を吸蔵した金属部材を含んで金属酸化層（Ａｌ２Ｏ３が含まれるＡｌ３Ｔｉ層／ＴｉＯ２最上層）２５３を形成する。これにより、層間絶縁膜パターニング時における弗化物生成の影響が、後に形成される配線接続部表面に及ばない。また、ドライエッチングを使わずにウェットエッチングによって配線接続部を形成する。これにより、導電部材表面の抵抗上昇要因、つまりプラズマによるチャージや反応性生物による異常を誘導しない。これにより、高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の配線接続部が構成される。
【００３８】
なお、ＴｉＯ２層２１２は、熱処理により結晶性及び耐エッチング性に優れた膜となり、優れたエッチングストッパーとして作用する。さらに、膜密度の高い良好な反射防止膜となる。これにより、導電部材１５のパターニング精度に寄与する。また、窒化膜や窒化チタン等反射防止膜としての積層工程を省略することができる。このため、反射防止膜形成のために使用される処理装置の性能を考慮する必要もなく、配線部材製造の簡素化にもつながる。
【００３９】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。平坦化工程を経る層間絶縁膜、配線プラグを含む構成上においても、前記第１実施形態または第２実施形態に示した導電部材１５を適用することができる。
図３（ａ）に示すように、第１の層間絶縁膜３１１は、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）技術を利用して平坦化されている。層間絶縁膜３１１に対し、フォトリソグラフィ工程を経て図示しない拡散層への必要なコンタクトホール３４を形成する。次に、バリアメタル３５１を形成した後、配線プラグ３５２を形成する。バリアメタル３５１はＴｉ／ＴｉＮ積層等、配線プラグ３５２はＷ（タングステン）プラグである。いずれも、スパッタ法またはＣＶＤ法を用いて成膜が可能である。その後、ＣＭＰ工程を経てコンタクトホール３４に埋め込まれた形態とする。次に、前記第１実施形態または第２実施形態で説明した導電部材１５を形成する。すなわち、最上層には金属酸化層１５３（または２５３）が設けられる。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、金属酸化層１５３（または２５３）の被覆された導電部材１５に対し、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を利用し、配線パターンを形成する。このとき、金属酸化層１５３（または２５３）は反射防止膜としても作用する。これにより、良好な配線パターニングが達成される。
【００４１】
次に、パターニングされた導電部材１５上を覆う第２の層間絶縁膜３１２をＣＶＤ形成する。次に、層間絶縁膜３１２に対してフォトリソグラフィ及びエッチング技術を利用しビアホール３６を形成する。ビアホール３６底部には導電部材１５上面、すなわち金属酸化層１５３（または２５３）がエッチングストッパーとして残る（破線参照）。ビアホール３６を形成する層間絶縁膜３１２のエッチング時、弗化物の反応ガスが用いられる。よって、弗化物ガスが雰囲気として残留し、また図示しないレジスト中にも取り込まれる。しかし、導電部材１５上には金属酸化層１５３（または２５３）が被覆されているので、導電部材１５の配線表面のＡｌと弗化物の反応生成はほとんど抑えることができる。
【００４２】
レジストの除去後、第１または第２実施形態同様に、Ａｌ侵食性の低いエッチング液を利用してビアホール３６底部の金属酸化層１５３（または２５３）を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部３７が形成される。プラズマを伴うドライエッチングをせず、ウェットエッチング工程で配線接続部３７が形成される。これにより、配線接続部３７表面の抵抗上昇要因（チャージや反応性生物による異常）を誘導しない。
【００４３】
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図である。半導体装置の最上層の保護膜（パッシベーション膜）を開口するパッド形成を含む構成上においても、前記第１実施形態または第２実施形態に示した導電部材１５を適用することができる。
図４（ａ）に示すように、層間絶縁膜４１上に、前記第１実施形態または第２実施形態で説明した導電部材１５を形成し、パッド形状にパターニングする。最上層には反射防止膜としても作用する金属酸化層１５３（または２５３）が設けられる。次に、パターニングされた導電部材１５上を覆う保護膜４２をＣＶＤ形成する。保護膜４２は、例えば酸化膜／プラズマシリコン窒化膜の積層等で構成される。
【００４４】
次に、図４（ｂ）に示すように、保護膜４２に対してフォトリソグラフィ及びエッチング技術を利用してパッドの開口部４３を形成する。開口部４３底部には導電部材１５上面、すなわち金属酸化層１５３（または２５３）がエッチングストッパーとして残る。開口部４３を形成する保護膜４２のエッチング時、弗化物の反応ガスが用いられる。よって、弗化物ガスが雰囲気として残留し、また図示しないレジスト中にも取り込まれる。しかし、導電部材１５上には金属酸化層１５３（または２５３）が被覆されているので、導電部材１５の配線表面のＡｌと弗化物の反応生成はほとんど抑えることができる。
【００４５】
レジストの除去後、第１または第２実施形態同様に、Ａｌ侵食性の低いエッチング液を利用して開口部４３底部の金属酸化層１５３（または２５３）を除去する。これにより、低抵抗化がなされ、かつ比較的表面粗さの小さい平坦な配線接続部４５が形成される。配線接続部４５は、プラズマを伴うドライエッチングをせず、ウェットエッチング工程を経て形成される。これにより、配線接続部４５表面の抵抗上昇要因（チャージや反応性生物による異常）を誘導しない。配線接続部４５は、パッドとしてボンディングワイヤによる外部への配線、バンプ形成を介しての外部への配線等、様々な構成の基礎になる。配線接続部４５は、弗化物の付着もなく、パッドとして外観が良好になる。これにより、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性のパッドが得られる。
【００４６】
以上、各実施形態の方法及びそれに伴う構成によれば、配線に関係する金属部材表面を少なくとも金属酸化層で被覆する。これにより、金属部材上を覆う絶縁膜のエッチング時等における弗化物生成の影響が、後に形成される配線接続部表面に及ばない。また、金属酸化層はウェットエッチング工程により除去し配線接続部の低抵抗化を図る。ウェットエッチング工程は、プラズマエッチングのようにチャージや反応性生物による異常を誘導しない。これにより、高い接続強度、低抵抗に寄与する高信頼性の配線接続部が構成される。この結果、配線層やパッド表面に対して弗化物の発生、成長を抑え、接続抵抗の上昇を抑制すると共に、パッドに関しては外観良好、ボンディングやバンプ強度を低下させない高信頼性の半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。
【図２】第２実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。
【図３】第３実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。
【図４】第４実施形態に係る半導体装置の製造方法の要部を工程順に示す断面図。
【符号の説明】
【００４８】
１１…半導体基板、１２…素子、１３１，１３２、３１１，３１２，４１…層間絶縁膜、１４，３４…コンタクトホール、１５…導電部材、１５１，３５１…バリアメタル、１５２…主配線金属部材、１５３，２５３…金属酸化層、１６，１７…レジストパターン、１８，３６…ビアホール、１９，３７，４５…配線接続部、２１…Ｔｉ膜、２２１…Ａｌ３Ｔｉ層、２１２…ＴｉＯ２層、３５２…配線プラグ、４２…保護膜、４３…開口部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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